乳腺癌是全球女性癌症死亡的第二大原因[1]。
流行病学分析显示，肥胖和2型糖尿病与较高的乳腺癌发病率和较差的癌症相关预后相关[2]。一项Meta分析显示，患有糖尿病（主要是2型糖尿病）的女性患乳腺癌的风险增加了20%-27%[3]。
同时，也有研究显示，乳腺癌患者患糖尿病的风险也更高：在乳腺癌诊断2年后，患糖尿病的风险开始增加，到10年后，乳腺癌患者患糖尿病的风险比无乳腺癌病史的、年龄匹配的女性高出约20%[4]。在携带BRCA1/2基因（乳腺癌易感基因）突变的人群中，乳腺癌患者较非乳腺癌人群，患糖尿病风险增加两倍[5]。
然而，我们对乳腺癌是如何影响全身的葡萄糖代谢仍然知之甚少。
近日，由加州大学的Shizhen Emily Wang教授领衔的研究团队，发现乳腺癌细胞分泌的细胞外囊泡（EV）可通过miR-122抑制胰岛素分泌，破坏葡萄糖稳态，促进肿瘤生长。
这项研究成果解开了乳腺癌与胰岛素分泌及机体糖代谢的内在关联，相关成果发表于《自然·细胞生物学》上[6]。
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EVS（包括外泌体、微囊泡等）可实现包括RNA、DNA、蛋白质和脂类等物质的局部和远程转移，介导肿瘤和正常细胞之间的串扰[7]。
癌细胞分泌的EV往往有助于肿瘤的生长、建立适宜转移的生态及免疫调节，其中许多效应是由EV包裹的microRNA（miRNA）所介导的[8]。循环中的miRNA和其他EV所包裹分子已成为癌症的潜在生物标记物[9]。
Shizhen Emily Wang教授团队在先前的研究中发现，乳腺癌细胞可大量分泌miR-122-5p（miR-122），并可作为预测早期乳腺癌患者肿瘤进展和转移的生物标志物[8]。
他们将来自MDA-MB-231乳腺癌细胞和经基因编辑高分泌miR-122的MCF-10A/miR-122细胞（正常上皮细胞）的EV，经静脉注射到雌性小鼠体内（每周2次，持续5周），发现小鼠表现出与胰岛素信号及其下游通路相关的基因表达变化，包括FOXO介导的转录变化和糖原代谢改变。
而作为糖代谢主要器官的肝脏中，磷酸化胰岛素受体β、AKT、FOXO1、P70S6K和eIF4G表达水平降低，糖原和甘油三酯水平降低，而Igfbp1、Pck1、G6pc和Ppargc1a基因表达升高，血糖波动也显著增加。
这些结果表明，来自乳腺癌细胞的EV可抑制小鼠体内胰岛素信号，同时诱导内源性葡萄糖的产生。
将来自MDA-MB-231乳腺癌细胞和MCF-10A/miR-122细胞的EV经静脉注射到雌性小鼠体，导致小鼠糖代谢紊乱
而对小鼠血液中血糖及胰岛素的测定也证实，乳腺癌细胞来源的EV会损害胰岛素分泌（胰岛素和C肽水平较低），从而系统性地损害血糖稳态（葡萄糖耐量试验血糖降低缓慢及空腹血糖升高）。
研究人员注意到，来自MDA-MB-231乳腺癌细胞的EV所致小鼠葡萄糖稳态的改变，与MCF-10A/miR-122细胞的EV所致变化类似，因此，他们推断miR-122即是损害小鼠葡萄糖稳态的“罪魁祸首”。
在研究人员先前的研究中已发现，miR-122可通过靶向丙酮酸激酶M（PKM）抑制肺成纤维细胞和星形胶质细胞的糖酵解[8]。在本研究中，来自MDA-MB-231乳腺癌细胞和MCF-10A/miR-122的EV都下调了胰岛细胞中的PKM2表达（胰岛中表达的主要丙酮酸激酶亚型），使丙酮酸激酶活性的降低，进而导致胰岛细胞在低糖和高糖条件下胰岛素分泌均下降。
含miR-122的EV导致胰岛细胞在低糖和高糖条件下胰岛素分泌均下降
紧接着，研究人员在乳腺癌（MDA-MB-231细胞）移植瘤模型中验证了miR-122的EV对葡萄糖代谢的作用。与正常对照小鼠相比，乳腺癌小鼠血液中存在更多的携带miR-122的EV、更高的miR-122浓度，而胰岛中PKM表达较低。同时，乳腺癌小鼠的空腹胰岛素和血液中C肽水平也较低，具有葡萄糖刺激所致胰岛素分泌（GSIS）受损和糖耐量低下降的表现。
而在Rab27a KD（EV分泌减少）或miR-122 KO乳腺癌小鼠中，所有这些葡萄糖稳态破坏的表现都消失不见。且与对照乳腺癌小鼠相比，Rab27a KD或miR-122 KO乳腺癌小鼠肿瘤细胞增殖也降低。研究人员还在患者来源的异种移植（PDX）乳腺癌模型中再次验证了以上发现。
乳腺癌移植瘤模型中含miR-122的EV仍可破坏葡萄糖代谢的稳态，并促进肿瘤生长
在给乳腺癌小鼠使用miR-122寡核苷酸抑制剂（miR-122 ONI）或使胰岛细胞外源性表达PKM2（不受miR-122抑制）后，乳腺癌小鼠胰岛的PKM表达上升，胰岛素分泌也变得正常，葡萄糖稳态得以恢复，乳腺癌的体积也明显缩小。
最后，为了确认miR-122所致葡萄糖稳态受损对乳腺癌生长的影响，研究人员首先在不同葡萄糖浓度下（匹配在小鼠模型中检测到的血糖水平）培养乳腺癌细胞，结果发现，在该浓度范围内，葡萄糖可以以剂量依赖的方式刺激癌细胞的增殖和迁移，而生理浓度的胰岛素对肿瘤细胞的增殖和迁移无明显影响。
在体内实验中，给MDA-MB-231乳腺癌小鼠植入胰岛素颗粒后（抑制小鼠血糖升高），肿瘤生长受到抑制。
给MDA-MB-231乳腺癌小鼠植入胰岛素颗粒后（抑制小鼠血糖升高），肿瘤生长受到抑制
以上研究表明，胰岛素可通过控制血糖水平，抑制肿瘤生长。
总的来说，该研究一定程度上解释了流行病学研究中发现的乳腺癌患者得糖尿病风险升高的现象，即乳腺癌分泌的EV，可通过miR-122直接抑制胰岛素的分泌，导致血糖稳态受损，并可促进肿瘤生长。
这些发现提示，乳腺癌患者或需要开展糖尿病筛查和预防，同时严格控制血糖，这对乳腺癌的防治都具有积极的指导作用。
参考文献
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